RTDK 半导体智能点火与内弹道智能控制 9787564174569 东南大学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘明芳 著

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• 半导体
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出版社： 东南大学出版社

ISBN：9787564174569

商品编码：29597048267

包装：平装

出版时间：2017-10-01

基本信息

书名：半导体智能点火与内弹道智能控制

定价：38.00元

作者：刘明芳

出版社：东南大学出版社

出版日期：2017-10-01

ISBN：9787564174569

字数：

页码：152

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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《半导体智能点火与内弹道智能控制》以降低或者消除环境温度对火炮内弹道性能的影响为目的，从点传火对内弹道性能影响的角度出发，提出利用智能点火系统调整不同环境下的点火强度从而对内弹道性能调整的方案。针对所提出的方案建立了中心点火方式下的双一维两相流内弹道数学模型并进行数值仿真，并利用此模型从原理上分析通过智能点火系统改变点传火条件可以降低温度系数的可行性。以火工品工作性能和工作机理的分析为基础，对火工品的选择进行了研究。基于半导体桥火工品的工作特点，建立了半导体桥强瞬态点火的数学模型并进行数值仿真。详细分析了载流子浓度与温度之间的关系及载流子迁移率的确定，论证了外加电压对桥体温度分布的影响及桥体内电子密度的分布等。设计并制作了以飞思卡尔公司的DZ32单片机芯片为核心的智能点火系统。
　　《半导体智能点火与内弹道智能控制》可作为高校研究生半导体物理、工程热物理等专业的参考书，对广大工程技术人员也有的参考价值。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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1 绪论
1．1 选题背景和意义
1．2 外低温感装药的研究概况
1．2．1 国外的研究状况
1．2．2 的研究状况
1．3 实现低温感装药方法的研究现状
1．4 半导体桥（SCB）点火研究现状
1．4．1 外半导体桥（SCB）火工品的发展
1．4．2 外对半导体桥点火传热理论研究
1．4．3 半导体桥智能点火的研究
1．5 本文的主要工作

2 利用点火系统降低温度系数理论分析
2．1 内燃烧现象的数值模拟
2．1．1 物理模型
2．1．2 数学模型
2．2 数值计算方法
2．2．1 差分格式及稳定性条件
2．2．2 初始条件
2．2．3 边界条件
2．3 数值模拟结果与分析
2．3．1 计算参数
2．3．2 特性的模拟分析
2．3．3 改变空隙率的数值模拟
2．3．4 多点点火方式的数值模拟
2．4 在某口径火炮中半导体桥点火内弹道过程求解分析
2．4．1 物理模型
2．4．2 数学模型
2．4．3 数值计算方法
2．4．4 数值模拟结果与分析
2．5 点火系统对内弹道性能影响分析
2．5．1 影响内弹道性能的点火因素
2．5．2 影响内弹道性能的点火参数的分析
2．6 本章小结

3 半导体桥作用机理的研究
3．1 半导体桥的作用原理
3．1．1 半导体材料的特殊结构及桥体的特性
3．1．2 半导体桥临界能量及输入能量的分析
3．1．3 半导体桥状态的转变及等离子体的产生
3．2 SCB点燃点的传热分析
3．2．1 点热传输机制的分析
3．2．2 瞬态热传导
3．2．3 修正的傅里叶热传导模型
3．2．4 点受热传输机制数值分析
3．3 SCB生成等离子体过程中升温机制分析
3．3．1 SCB受热升温的数值模拟
3．3．2 不同因素对桥体升温性能影响的分析
3．4 外加电路对SCB特性的影响
3．4．1 电路对SCB电阻动态影响的分析
3．4．2 电路对SCB电阻动态影响的计算模型
3．4．3 数值模拟结果与分析
3．5 SCB作用过程中对电路特性的影响
3．5．1 SCB的结构分析
3．5．2 SCB对电路影响的模型建立
3．5．3 数值模拟结果与分析
3．6 本章小结

4 半导体桥点火特性的数值仿真分析
4．1 半导体桥模型的建立
4．1．1 基本方程
4．1．2 初始参数的确定
4．1．3 初边界条件的确定
4．2 数值计算方法
4．2．1 方程的离散
4．2．2 算法的实现
4．3 数值模拟结果和讨论
4．3．1 温度分布的规律分析
4．3．2 电压与作用时间的关系
4．3．3 电压与温度分布的关系
4．4 SCB电弧放电模型
4．5 本章小结

5 半导体桥智能点火系统的设计
5．1 发火装置的研究概述
5．1．1 半导体桥的结构与制造
5．1．2 半导体桥的封装结构
5．2 点火系统的总体构成和方案
5．2．1 点火系统的总体结构及设计要求
5．2．2 点火电路方案设计
5．3 点火电路硬件设计与实现
5．3．1 反馈信号采集的实现
5．3．2 信号调理电路的硬件设计
5．3．3 采样触发电路设计
5．3．4 控制电路设计
5．3．5 受控点火电路设计
5．3．6 显示电路设计
5．3．7 键盘电路设计
5．3．8 与上位机通信部分的硬件设计与实现
5．3．9 印制电路板的设计及实物
5．4 点火电路系统的软件设计与实现
5．4．1 单片机部分的软件设计和实现
5．4．2 串口通信中上位机部分的软件设计和实现
5．5 本章小结

6 结束语
6．1 本文主要工作
6．2 本文主要创新点
6．3 研究展望
参考文献

现代交通与能源的革新：安全、高效与智能的融合 在现代社会，汽车、飞机、船舶乃至新兴的航空航天领域，无不依赖于高效且安全的动力系统。这些动力系统的核心，在于对燃烧过程的精准控制，其中点火系统和内弹道控制扮演着至关重要的角色。它们不仅直接关系到能源的有效利用，更与系统的稳定性、可靠性以及整体的安全性息息相关。随着科技的飞速发展，传统的点火与内弹道控制技术正经历着一场深刻的变革，智能化的趋势日益显著，预示着一个更加安全、高效、环保的未来动力时代。 点火系统的演进：从火花到精准脉冲 点火系统是启动发动机燃烧过程的关键。在传统的内燃机中，火花塞通过产生高压电弧，引燃混合气，从而驱动发动机运转。然而，随着对发动机性能和排放要求的不断提高，传统的火花塞点火方式暴露出其局限性。例如，在某些工况下，火花塞的点火能量和点火时机难以做到最优控制，可能导致燃烧不完全，产生有害排放，或降低燃油经济性。 为了克服这些挑战，半导体技术的引入为点火系统带来了革命性的变革。半导体智能点火系统，顾名思义，是利用半导体器件（如IGBT、MOSFET等）作为核心控制元件，取代了传统的机械式分电器和点火线圈。这种转变带来了诸多显著优势： 精准的时序控制： 半导体器件响应速度快，开关特性好，能够实现对点火脉冲的精确控制。这意味着点火时机可以在发动机运行的各个工况下，根据实时采集到的发动机参数（如转速、负荷、温度、爆震情况等）进行毫秒级的精确调整。这种精准性能够最大程度地优化混合气的燃烧过程，提高燃烧效率，降低油耗，并减少有害排放。 强大的点火能量： 相比于传统的感应线圈，半导体点火系统可以提供更强劲、更稳定的点火能量。这对于混合气浓度较低或燃烧条件较为苛刻的工况尤为重要，能够确保混合气的可靠点燃，提高发动机的低速性和怠速稳定性。 多点同步与独立控制： 现代发动机往往采用多缸设计。半导体点火系统可以轻松实现各缸点火的独立控制，甚至可以根据需要实现多点同步点火。这种灵活性使得工程师可以针对每个气缸的燃烧特性进行优化，进一步提升整体发动机的性能。 诊断与保护功能： 智能化的半导体点火系统通常集成有自诊断功能。它可以实时监测点火回路的工作状态，及时发现故障（如短路、开路等），并能进行相应的保护，防止对发动机造成进一步损害。 集成化与小型化： 随着半导体工艺的进步，点火控制模块可以做得更小、更集成，便于安装，并有助于减轻整车重量。 半导体智能点火技术不仅仅局限于传统的汽油发动机。在柴油发动机领域，尽管其点火方式是压燃，但对喷射正时、喷射压力以及后续燃烧过程的精准控制同样至关重要。半导体技术同样可以在这些方面发挥作用，例如通过高压共轨喷射系统中的精密电子控制单元，实现对喷油时机、喷油量和喷油速率的精细调控，从而优化燃烧过程。 内弹道控制的深远意义：从经验到科学 内弹道，顾名思义，是指弹药在发射过程中，从点火开始到弹头离开炮管（或发射器）的整个过程。这个过程涉及燃烧、压力升高、气体膨胀等一系列复杂的热力学和动力学现象。对内弹道过程的精准控制，直接决定了弹药的初速、射程、精度以及发射系统的安全性。 传统的内弹道控制，很大程度上依赖于对推进剂配方、装药量以及炮管设计等经验参数的积累。然而，在追求更高射程、更高精度、更强毁伤能力以及更佳适应性（如不同环境温度、湿度下的性能稳定性）的需求驱动下，仅仅依靠经验已不足以满足要求。 内弹道智能控制，正是将现代先进的传感、测量、计算和控制技术应用于内弹道研究与应用中的一个重要方向。其核心目标在于，通过实时或近实时的监测和分析，对内弹道过程进行主动或被动的优化和调整。 高精度传感器技术的应用： 现代内弹道研究和应用中，会采用一系列高精度传感器来监测关键参数。例如，用于测量燃烧室内膛压的传感器，可以实时反映推进剂燃烧的速度和压力曲线；用于测量炮管内壁温度和应变的传感器，可以评估系统的热负荷和结构可靠性；用于测量弹丸在炮管内运动速度的传感器，可以精确了解弹丸的加速过程。 先进的测量与数据采集： 结合高频采样率的数据采集系统，可以将传感器获取的瞬时数据进行高速、准确的记录。这些海量的数据是进行精确内弹道分析的基础。 模型与仿真技术的驱动： 复杂的内弹道过程可以通过建立数学模型和数值仿真模型来加以描述。智能控制系统可以基于这些模型，结合实时测量数据，预测内弹道过程的演变趋势，并评估不同控制策略的效果。 实时优化与自适应控制： 智能内弹道控制系统的一个关键特性是其自适应能力。例如，在某些情况下，推进剂的燃速会受到环境温度和储存时间等因素的影响。通过实时监测膛压和弹丸速度，控制系统可以动态调整点火能量或推进剂的装药量（在某些先进系统中），以补偿这些外部因素带来的影响，确保弹丸获得预期的初速。 保障发射安全： 内弹道过程中的膛压过高是导致发射系统损坏甚至事故的主要原因之一。智能控制系统可以通过实时监测膛压，并在膛压超过安全阈值前采取措施（如提前泄压或终止点火），从而有效保障发射系统的安全。 提升弹药性能： 通过精确控制初速和确保发射的稳定性，智能内弹道控制能够显著提升弹药的射程、精度和一致性。这对于精确打击武器系统和精确制导弹药的开发尤为重要。 推动新材料与新技术的应用： 智能内弹道控制的研究也促进了新型推进剂、燃气发生器以及高强度、轻量化材料的应用。例如，为适应更苛刻的内弹道条件，可能需要开发具有更高能量密度、更稳定燃烧特性的推进剂，或者具有更高强度和更好耐热性的新型材料用于制造身管和药室。 智能化融合的未来趋势 将半导体智能点火与内弹道智能控制相结合，是实现更高级别系统性能提升的关键。在许多应用场景中，这两个系统是紧密耦合的。 动力系统的一体化优化： 在航空发动机、火炮系统等复杂动力装置中，点火系统的性能直接影响到内弹道过程的起始阶段，而内弹道过程的成功与否又反过来影响到整个动力系统的稳定运行。将两者进行智能化集成，可以实现从点火到燃烧，再到能量输出的端到端优化。 面向未来飞行器与陆地交通工具： 随着高超声速飞行器、电推进与化学推进混合动力系统、以及下一代主战坦克等的发展，对动力系统的瞬时响应能力、高效能耗比以及极端环境适应性提出了前所未有的挑战。半导体智能点火与内弹道智能控制的深度融合，将是应对这些挑战的关键技术支撑。例如，在未来高超声速飞行器中，冲压发动机的启动过程就极其依赖于精确的点火和快速响应的内弹道控制。 数据驱动的研发与迭代： 智能系统产生的海量数据，为内弹道和点火技术的进一步研究和优化提供了宝贵的财富。通过对这些数据的深入分析，工程师可以更精准地理解物理过程，发现新的优化方向，从而加速技术的迭代和创新。 总而言之，半导体智能点火与内弹道智能控制是现代动力技术发展的重要前沿。它们不仅代表着更安全、更高效的能量转化方式，更是支撑着下一代先进武器装备、航空航天技术以及高端装备制造业发展的关键驱动力。其核心在于利用先进的电子信息技术，赋予传统动力系统“智慧”，使其能够感知、决策、执行，从而在复杂多变的工况下实现最优性能。

评分☆☆☆☆☆

这本书的专业深度，已经超出了我预期的学术范围，更像是一份结合了理论推导与工程实践的“白皮书”。我特别留意了其中关于“智能优化策略”的部分。作者似乎借鉴了某种仿生学的思想，在算法设计中引入了类似“试错学习”和“快速收敛”的机制，旨在最大限度地缩短系统达到最佳工作点的响应时间。这种对效率的极致追求，在实时性要求极高的内弹道控制中是至关重要的。书中对不同智能算法（比如某种基于模糊逻辑的预测控制）在不同弹药装药量下的性能模拟曲线进行了详尽的对比，数据图表清晰、分析透彻，几乎不需要我再进行额外的验证，就能对不同方案的优劣有一个直观的判断。对于那些希望在现有技术框架上寻求突破的研发人员来说，这本书无疑提供了一个非常坚实的起点和丰富的灵感来源，它打破了传统控制方法的思维定势，开辟了一条通往更高性能控制的新路径。

评分☆☆☆☆☆

这本《RTDK 半导体智能点火与内弹道智能控制》的书，我拿到手的时候，心里其实是有点忐忑的。毕竟，这个标题听起来就非常专业和硬核，涉及半导体、智能控制这些前沿技术，对我这个不是科班出身的读者来说，门槛似乎有点高。不过，翻开书本，映入眼帘的排版和图文结合的方式，立刻让我感到一丝亲切。作者在介绍背景知识时，并没有直接堆砌晦涩难懂的公式和理论，而是通过一些生动的工程实例，勾勒出整个智能点火系统的复杂性和挑战性。我特别欣赏其中关于“智能”二字的解读，它不仅仅是简单的算法堆砌，更强调了在极端工况下系统对环境变化的实时感知与自主决策能力。书中的第一部分，对传统点火系统的局限性进行了深入剖析，为后续提出半导体智能方案提供了坚实的逻辑基础。我感觉作者在撰写时，真的站在了一个实践者的角度，考虑到了从理论到实际应用中可能遇到的每一个细微的偏差。这种对细节的关注，让原本冰冷的科学概念，仿佛有了一丝鲜活的生命力，让人忍不住想深入探究下去，看看这种“智能”到底能将内弹道控制推向何种境界。

评分☆☆☆☆☆

我发现这本书的价值，很大程度上体现在它对“系统集成”的独特视角上。在传统的机械和控制领域，往往是模块化思维，各个子系统相对独立。然而，这本著作清晰地展示了半导体智能点火模块如何成为整个内弹道控制系统的“神经中枢”。它没有回避集成过程中必然遇到的电磁兼容性（EMC）、热管理以及高可靠性软件设计等难题。例如，书中关于“抗干扰冗余设计”那一章节，提供了一套非常实用的多层保护策略，这对于任何涉及高精度、高风险领域的设计师来说，都是宝贵的经验财富。从读者的角度来看，这本书的叙述风格从一开始的宏观背景铺陈，逐渐深入到微观的半导体器件级响应分析，这种层层递进的结构安排，非常有利于读者建立完整的知识体系。它不只是告诉你“怎么做”，更让你理解“为什么必须这样做”，这种深层次的认知构建，远比单纯的知识罗列更有价值。

评分☆☆☆☆☆

总的来说，这本书的阅读体验是极具挑战性但又收获颇丰的。它不是一本可以轻松翻阅的入门读物，更像是一部为专业人士准备的“工具箱”和“思想集”。我之所以如此看重它，是因为它没有满足于停留在理论层面，而是坚持将半导体技术这种看似“新潮”的元素，与内弹道控制这种“传统”的工程领域进行了深度、且看似无缝的结合。特别是最后几章对未来发展趋势的展望，让我看到了智能点火系统在微型化、低功耗化方面巨大的潜力。作者的文字充满了对技术细节的敬畏和对工程美学的追求，无论是对电路拓扑的描述，还是对控制参数的敏感性分析，都展现了扎实的功底。这本书成功地架起了一座桥梁，让工程界的人士能够更好地理解前沿电子技术如何为解决高难度物理问题提供革命性的工具，读完后让人感到自己的知识边界被极大地拓宽了。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，就像跟随一位经验丰富的工程师进行一次深入的技术漫谈。我尤其对其中关于“内弹道”部分的描述印象深刻。它不仅仅是讲解了传统的燃烧室压力、膛压曲线等基本参数，更重要的是，它引入了一种全新的、基于半导体反馈机制的控制思想。这套系统仿佛为火炮赋予了“大脑”，使其能够根据发射药的批次差异、环境温度湿度等变量，动态调整点火脉冲的宽度和强度。书中对传感器技术在高速、高温环境下的可靠性分析，以及数据采集和预处理的流程描述，详细到让人惊叹。我注意到，作者在论述核心算法时，非常巧妙地将控制论、信息论与材料科学进行了跨学科的融合，使得整体框架显得既严谨又富有创新性。这不仅仅是一本关于控制工程的书，更是一本关于如何利用前沿电子技术解决经典工程难题的教科书。每当我读到一个关键的实验数据对比图时，总会忍不住停下来，在脑海中模拟整个控制回路的运行状态，那种将复杂系统简化并实现精确控制的成就感，是阅读其他技术书籍很少能带来的。